野葛C-葡糖基转移酶活性测定和蛋白序列生物信息学初步分析

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葛根素是豆科葛属植物(Pueraria)主要药用成分,有较高的药用价值和经济价值。C-葡糖基转移酶(c-glucosyltransferase)是葛根素生物合成的关键酶,研究野葛C-葡糖基转移酶的活性和表达有重要意义。   本文从野葛根提取和初步纯化C-葡糖基转移酶,分别用建立的薄层层析和RP-HPLC方法,检测C-葡糖基转移酶活性,研究各种因素对C-葡糖基转移酶活性测定的影响,并分析目标蛋白序列,进行初步生物信息学分析。本文主要实验结果如下:   (1)从野葛中提取和初步纯化C-葡糖基转移酶,实验结果表明80%饱和度硫酸铵沉淀蛋白中具有的酶活性最高。   (2)用薄层层析建立检测C-葡糖基转移酶活性的方法。研究表明,利用葛根素在紫外光下有强特征性吸收的特点可以建立可靠的检测葛根素生成的方法。粗酶液中加入异甘草素和UDP-G后经酶促反应可以生成葛根素。   (3)用RP-HPLC建立定量检测C-葡糖基转移酶活性的方法。研究表明,在254nm检测波长下,在流动相为甲醇:水=70:30时能较好的将酶反应液中的葛根素分离出来,通过建立葛根素含量与峰面积的线性关系可定量检测C-葡糖基转移酶活性。   (4)利用已建立的定量检测C-葡糖基转移酶活性方法,研究不同因素对C-葡糖基转移酶活性的影响。研究表明,在底物异甘草素浓度为35.5μmol/L,尿嘧啶二核苷酸-葡萄糖(UDP-G)浓度为560μmol/L,反应液pH8.1,温度28℃,反应时间1h的条件下,野葛C-葡糖基转移酶具有较高酶活性;EDTA对C-糖基化几乎没什么影响,1 mmol/L,Ca2+和Mn2+可以分别提高酶活力22%和19%,3mmol/L和5 mmol/L,的Mg2+和Zn2+对酶活性有一定的抑制作用,Cu2+对酶活力抑制作用显著,能抑制80%以上的酶活力。4℃下,提取液pH为7.5对酶活力的保存效果好于pH为8.3的效果。   (5)分别检测野葛根、粉葛根和烟草叶的C-葡糖基转移酶活性,结果表明,只有在野葛根中检测到C-葡糖基转移酶活性:野葛不同营养器官中,野葛根部的C-葡糖基转移酶活性最高,其次是叶和茎。此外,野葛幼嫩根部的酶活性高于成熟根部。   (6)用SDS-PAGE变性电泳检测80%饱和度硫酸铵沉淀蛋白分布,利用基质辅助激光解析串联飞行时间质谱方法,测定37KD-62KD之间的蛋白序列,分析其蛋白功能、pI和分子量表明,437个蛋白质中,蛋白pI主要分布在5.0-6.0以及8.0-9.0之间,分子量主要集中在30-65KD之间,其中265个蛋白质具有催化活性,占全部蛋白质60.6%:111个蛋白未明确功能,pI主要分布在5.0-7.0以及7.0-9.0之间,分子量分布在30-65KD之间。结合已经报道的糖基转移酶分子量和pI分布的特点,获得符合筛选条件的8个已知功能蛋白和18个未知功能蛋白,可能为目的蛋白酶的蛋白序列,蛋白序列的生物信息学分析为进一步探索C-葡糖基转移酶蛋白序列提供基础。
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